氧化沟工艺设计在污水处理中的应用和发展.doc

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1、氧化沟工艺在污水处理中的应用与发展摘要:本文主要阐述了Carrousel氧化沟的结构、工艺机理、运行过程中存在的问题和相应的解决方法。最后,介绍了Carrousel氧化沟的最新的研究进展并指出了未来的主要研究方向。关键词:Carrousel氧化沟除磷脱氮结构机理1.前言  氧化沟(oxidationditch)又名连续循环曝气池(Continuousloopreactor),是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点

2、,已经在国外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理[1]。  目前应用较为广泛的氧化沟类型包括:帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、奥尔伯(Orbal)氧化沟、T型氧化沟(三沟式氧化沟)、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异,因此各具特点[2]。本文将主要介绍Carrousel氧化沟的结构、机理、存在的问题及其最新发展。2.Carrousel氧化沟的结构  Carrousel氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制。在原Carrousel氧化沟的基础上DHV公司和其在美国的专利特许公司E

3、IMCO又发明了Carrousel2000系统(见图1),实现了更高要求的生物脱氮和除磷功能。至今世界上已有850多座Carrousel氧化沟和Carrousel2000系统正在运行[3]。  由图可见,Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置,向混合液传递水平速度,从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态,既有完全混合式反应器的特点,又有推流式反应器的特点,沟存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形,平面形状多为椭圆形,沟水深一般为2.5~4.5m,宽深比为2:1,亦有水深达7m的,沟中水流平均

4、速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等,近年来配合使用的还有水下推动器[4~6]。图1Carrousel2000系统平面结构图3.Carrousel氧化沟的机理3.1Carrousel氧化沟处理污水的原理  最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2~3mg/L。在这种充分掺氧的条件下,微生物得到足够的溶解氧来去除BOD;同时,氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐,此时,混合液处于有氧状态。在曝气机下游,

5、水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态,水流维持在最小流速,保证活性污泥处于悬浮状态(平均流速>0.3m/s)。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧,直到DO值降为零,混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用,混合液进入有氧区,完成一次循环。该系统中,BOD降解是一个连续过程,硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制,这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD,但除磷脱氮的能力有限[7]。  为了取得更好的除磷脱氮的效果,Carrousel2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区(又称前反硝化区)。全部回流污泥和10-30%

6、的污水进入厌氧区,可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化,为以后的绝氧池创造绝氧条件。同时,厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA,聚磷菌获得VFA将其同化成PHB,所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入部安装有搅拌器的绝氧区,所谓绝氧就是池混合液既无分子氧,也无化合物氧(硝酸根),在此绝氧环境下,70-90%的污水可提供足够的碳源,使聚磷菌能充分释磷。绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统,进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。最后,混合液在氧化沟富氧区排出,在富氧环境下聚磷菌过量吸磷,将磷从水中

7、转移到污泥中,随剩余污泥排出系统。这样,在Carrousel2000系统,较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷[8]。  综合采用该工艺的第一污水厂[9]、市第二污水净化中心[10]及市污水处理厂的运行效果可见:经过Carrousel2000系统处理后,BOD、COD、SS的去除率均达到了90%以上,TN的去除率达到了80%,TP的去除率也达到了90%。3.2Carrousel氧化沟除磷脱氮的影响因素  影响Carrousel氧化沟除磷的因素主要是污泥龄、硝酸盐浓度及基质浓度。研究表明,当总污泥龄为8~10d时活性污泥中的最大磷含量为其干污泥量

8、的4%,为异养菌体质量的11%,但当污泥龄超过15d时污泥中最大含磷量明显下降,反而达不到最大

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